I slutet av 1970-talet och början av 80-talet fick forskare sin första detaljerade titt på Saturnus största måne Titan . Tack vare Pioneer 11 sond, som sedan följdes av Reser 1 och 2 uppdrag bjöds jordens människor på bilder och avläsningar av denna mystiska måne. Vad dessa avslöjade var en kall satellit som ändå hade en tät, kväverik atmosfär.
Tack vare Cassini-Huygens uppdrag, som nådde Titan i juli 2004 och kommer att avsluta sitt uppdrag på 15 september , den här månens mysterier har bara fördjupats. Därför hoppas NASA att skicka fler uppdrag dit inom en snar framtid, som Trollslända begrepp. Detta hantverk är verk av John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), som de precis skickade in en officiellt förslag för.
Väsentligen,Trollsländaskulle vara en Nya gränser -klassuppdrag som skulle använda en dubbel-quadcopter-inställning för att ta sig runt. Detta skulle möjliggöra vertikal start och landning (VTOL), vilket säkerställer att fordonet skulle kunna utforska Titans atmosfär och bedriva vetenskap på ytan. Och naturligtvis skulle det också undersöka Titans metansjöar för att se vilken typ av kemi som äger rum inom dem.
Bild av Titans atmosfär, tagen av rymdfarkosten Cassini. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Målet med allt detta skulle vara att kasta ljus över Titans mystiska miljö, som inte bara har en metancykel som liknar jordens egen vattencykel, utan är rik på prebiotisk och organisk kemi. Kort sagt, Titan är en ' havsvärlden ” i vårt solsystem – tillsammans med Jupiters månar Europa och Ganymedes , och Saturnus måne av Enceladus – som kan innehålla alla ingredienser som behövs för livet.
Dessutom har tidigare studier visat att månen är täckt av rika avlagringar av organiskt material som genomgår kemiska processer, sådana som kan likna dem som ägde rum på jorden för miljarder år sedan. På grund av detta har forskare kommit att se Titan som ett slags planetariskt laboratorium, där de kemiska reaktionerna som kan ha lett till liv på jorden kunde studeras.
Som Elizabeth Turtle, en planetforskare vid JHUAPL och huvudutredare förTrollsländauppdrag, berättade för Universe Today via e-post:
'Titan erbjuder rikligt med komplexa organiska ämnen på ytan av en vatten-is-dominerad havsvärld, vilket gör det till en idealisk destination för att studera prebiotisk kemi och för att dokumentera beboeligheten i en utomjordisk miljö. Eftersom Titans atmosfär skymmer ytan vid många våglängder, har vi begränsad information om materialen som utgör ytan och hur de bearbetas. Genom att göra detaljerade ytsammansättningsmätningar på flera platser skulle Dragonfly avslöja vad ytan är gjord av och hur långt prebiotisk kemi har framskridit i miljöer som tillhandahåller kända nyckelingredienser för livet, identifiera de kemiska byggstenarna som finns tillgängliga och processer i arbete för att producera biologiskt relevanta föreningar.'
Dessutom,Trollsländaskulle också använda fjärranalysobservationer för att karakterisera landningsplatsernas geologi. Förutom att tillhandahålla sammanhang för proverna, skulle det också möjliggöra seismiska studier för att bestämma strukturen av Titan och närvaron av underjordisk aktivitet. Sist men inte minst,Trollsländaskulle använda meteorologiska sensorer och fjärranalysinstrument för att samla information om planetens atmosfäriska och ytförhållanden.
Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance (AVIATR) är ett annat koncept för en flygutforskare för Titan. Kredit: Mike Malaska
Medan flera förslag har gjorts för ett robotupptäckaruppdrag av Titan, har de flesta av dessa tagit formen av antingen en flygplattformar eller en kombination ballong och en lander . De Luftfarkost för in-situ och luftburen Titan Spaning (AVIATR), ett förslag från Jason Barnes och ett team av forskare från University of Idaho, är ett exempel på det förstnämnda.
I den senare kategorin har du begrepp som Titan Saturn System Mission (TSSM), ett koncept som utvecklades gemensamt av European Space Agency (ESA) och NASA. Ett Flaggskeppsuppdrag för yttre planeter konceptet, bestod designen av TSSM av tre element – en NASA-bana, en ESA-designad landare för att utforska Titans sjöar och en ESA-designad Montgolfiere-ballong för att utforska dess atmosfär.
Det som skiljerTrollsländafrån dessa och andra koncept är dess förmåga att genomföra flyg- och markbaserade studier med en enda plattform. Som Dr. Turtle förklarade:
'Dragonfly skulle vara ett in situ-uppdrag för att utföra detaljerade mätningar av Titans ytsammansättning och förhållanden för att förstå beboeligheten i denna unika organiskt rika havsvärld. Vi föreslog en rotorfarkost för att dra fördel av Titans täta, lugna atmosfär och låga tyngdkraft (som gör flygningen lättare på Titan än den är på jorden) för att förmedla en kapabel svit av instrument från plats till plats – 10 till 100 kilometer från varandra – för att göra mätningar i olika geologiska miljöer. Till skillnad från andra flygkoncept som har övervägts för Titan-utforskning (som det har funnits flera av), skulle Dragonfly tillbringa större delen av sin tid på ytan och utföra mätningar, innan de flyger till en annan plats.'
Trollslända'Sviten av instrument skulle innefatta masspektrometrar för att studera sammansättningen av ytan och atmosfären; gammastrålspektrometrar, som skulle mäta sammansättningen av underytan (dvs letar efter bevis på ett inre hav); meteorologiska och geofysiska sensorer, som skulle mäta vind, atmosfäriskt tryck, temperatur och seismisk aktivitet; och en kamerasvit för att ta bilder av ytan.
Konstnärens koncept av Titan Aerial Daughter quadcopter och dess 'Mothership' ballong. Kredit: NASA/STMD
Med tanke på Titans täta atmosfär skulle solceller inte vara ett effektivt alternativ för ett robotuppdrag. Som sådan skulle Dragonfly förlita sig på en Multi-Mission Radioisotop termoelektrisk generator (MMRTG) för makt, liknande vad Nyfikenhet rover använder. Även om robotuppdrag som förlitar sig på kärnkraftskällor inte är precis billiga, möjliggör de uppdrag som kan pågå i flera år åt gången och utföra ovärderlig forskning (somNyfikenhethar visat).
Som Peter Bedini – programchef på JHUAPL Space Department ochDragonfly'sprojektledare - förklarade , skulle detta möjliggöra ett långsiktigt uppdrag med betydande avkastning:
'Vi skulle kunna ta en landare, sätta den på Titan, ta dessa fyra mätningar på ett ställe och avsevärt öka vår förståelse av Titan och liknande månar. Men vi kan multiplicera värdet av uppdraget om vi lägger till flygmobilitet, vilket skulle göra det möjligt för oss att komma åt en mängd olika geologiska inställningar, maximera vetenskapens avkastning och minska uppdragsrisken genom att gå över eller runt hinder.”
I slutändan ett uppdrag somTrollsländaskulle kunna undersöka hur långt prebiotisk kemi har kommit på Titan. Den här typen av experiment, där organiska byggstenar kombineras och utsätts för energi för att se om liv uppstår, kan inte utföras i ett laboratorium (främst på grund av tidsskalorna). Som sådan hoppas forskare att se hur långt saker och ting har gått framåt på Titans yta, där prebiotiska förhållanden har funnits i evigheter.
Titans tjocka, kväve- och kolväterika atmosfär ger planeten ett grumligt, gulbrunt utseende. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Dessutom kommer forskare också att leta efter kemiska signaturer som indikerar närvaron av vatten och/eller kolvätebaserat liv. Tidigare har det spekulerats i att liv skulle kunna existera i Titans inre, och att exotiska metanogena livsformer till och med kunde existera på dess yta. Att hitta bevis på sådant liv skulle utmana våra föreställningar om var liv kan uppstå, och avsevärt förbättra sökandet efter liv inom solsystemet och bortom det.
Som Dr. Turtle indikerade kommer uppdragsvalet snart att ske, och huruvida eller inteTrollsländauppdraget kommer att skickas till Titan bör beslutas om bara några år:
'Senare i höst kommer NASA att välja ut några av de föreslagna New Frontiers-uppdragen för vidare arbete i Fas A-konceptstudier', sa hon. 'De här studierna skulle pågå under större delen av 2018, följt av ytterligare en granskningsomgång. Och det slutliga valet av ett flyguppdrag skulle vara i mitten av 2019... Uppdrag som föreslås till denna omgång av New Frontiers-programmet skulle vara planerade att starta före slutet av 2025.'
Och se till att kolla in den här videon av en evTrollsländauppdrag, med tillstånd av JHUAPL:
Vidare läsning: JHU Hub